基于DSP芯片實現(xiàn)異步串行通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

作者：齊崇英，陳西宏，蘇紅潮

1 引言

TMS320C3x DSP是目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的DSP芯片之一，它提供了可與外部串行設(shè)備通信的串行接口，支持8/16/24/32位數(shù)據(jù)交換，為設(shè)計A/D、D/A接口電路提供了很大的靈活性。然而，當(dāng)DSP系統(tǒng)和PC機進(jìn)行通信時，如何設(shè)計合理的接口電路和通信軟件，將DSP處理后的數(shù)據(jù)實時準(zhǔn)確地傳輸給PC機，同時使PC機實時有效地控制DSP，成為DSP系統(tǒng)設(shè)計中的重要一環(huán)。本文采用異步串行通信（Universal Asychronous Receiverand Transmitter，UART），較好地解決了DSP和PC機通信這一問題。

2 TMS320C3x簡介

TMS320C3x（以下簡稱C3x）是TI（TexasInstruments）公司生產(chǎn)的第三代產(chǎn)品，也是第一代浮點DSP芯片，包括C30、C31、C32和C33四種，是TMS320系列中性能價格比較高的一種浮點DSP芯片，具有32位的浮點精度，總共有三套總線，即程序總線、數(shù)據(jù)總線和DMA總線，取指、讀寫數(shù)據(jù)以及DMA操作可并行進(jìn)行，可以尋址16M字的空間。其中C31是C30的簡化和改進(jìn)型，它去掉了擴展總線和一個串口，降低了芯片的成本，并且在硬件上增加了一個非常有用的功能，即程序引導(dǎo)功能（Bootloader），使其程序可以從低速EPROM、PROM或串行口裝入到系統(tǒng)的高速RAM中全速運行 。C32和C33是C31的進(jìn)一步簡化和改進(jìn)，其中C32片內(nèi)RAM減為512字，以降低成本。C33片內(nèi)RAM為34K ，需3．3V電源。

3DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖1為整個DSP系統(tǒng)的硬件框圖。

其中，TLC32044是TI公司生產(chǎn)的話帶模數(shù)接口芯片（簡稱AIC）TLC32040系列中的一種，它集A/D、D/A于一體，具有兩個模擬輸入口和一個模擬輸出口，最高采樣頻率為19．2kHz。MC6850為Motorola公司生產(chǎn)的異步串行接口芯片（UART），它可以進(jìn)行8位或9位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，并可選擇÷1、÷16、÷64三種不同的時鐘模式。DSP通過對MC6850的控制寄存器初始化來設(shè)置異步通信協(xié)議，然后MC6850對DSP的并行數(shù)據(jù)和PC機的串行數(shù)據(jù)按照協(xié)議進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換。MAX232芯片進(jìn)行TTL電平和RS－232電平之間的轉(zhuǎn)換。外部信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)入DSP，DSP對其進(jìn)行處理后，經(jīng)UART送入PC機，由PC機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲。同時，PC機將控制信號或待發(fā)數(shù)據(jù)經(jīng)UART送入DSP，對DSP實施控制或經(jīng)DSP處理后送入D/A，經(jīng)低通濾波后還原為模擬信號。

4DSP系統(tǒng)通信軟件

傳輸時，發(fā)送雙方應(yīng)按照共同遵循的協(xié)議進(jìn)行初始化。通信協(xié)議采用起止式異步通信協(xié)議，下面分別是DSP對MC6850和上層PC機軟件對串行口初始化操作的源程序代碼。

4．1 MC6850異步串口通信程序設(shè)計

加電之后，6850處于閉鎖狀態(tài)，以避免輸出錯誤的發(fā)送。使用前，必須通過程序?qū)⒖刂萍拇嫫鞯腃R0和CR1置“1”，以進(jìn)行主復(fù)位，使其從閉鎖狀態(tài)釋放。然后就可以對控制寄存器編程，以確定6850的時鐘分頻、數(shù)據(jù)格式和發(fā)送與接收控制功能等。以下是在Code Composer集成開發(fā)環(huán)境下，用C語言實現(xiàn)對6850的初始化設(shè)置和發(fā)送數(shù)據(jù)程序。

4．2PC機通信程序設(shè)計

在VC＋＋6．0環(huán)境下，利用PC機進(jìn)行串口通信的常用方法有兩種：（1）調(diào)用Windows API（Application Program Interface）函數(shù)；（2）使用ActiveX的MSComm控件。第一種方法需聲明及調(diào)用許多API函數(shù)，十分煩瑣。故本文采用第二種方法。

PC機通信的具體實現(xiàn)過程如下：

第一步，啟動VC＋＋6．0，新建一個基于對話框的應(yīng)用程序TxRx。

第二步，在對話框中插入串口控件，增加新的靜態(tài)文本、編輯框和按鈕控件，并為它們添加相應(yīng)的變量。其屬性如下：

其次，需要初始化串口參數(shù)，在OnInitiDialog（）函數(shù)中TODO語句后加入以下代碼：

//先預(yù)讀緩沖區(qū)以清除殘留數(shù)據(jù)

接著，為發(fā)送按鈕IDC-TRSMITT添加消息處理函數(shù)OnTransmitt（），內(nèi)容如下：

下面舉例說明如何在Transmitt（）函數(shù)中實現(xiàn)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語

以上是DSP與PC機之間異步串行通信的軟硬件解決方案，目前此方案已應(yīng)用于短波通信智能終端數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，運行穩(wěn)定，通信性能良好，較好地解決了DSP和PC機的通信問題。

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